CN112410054B - 一种上流式组合加氢反应器、反应器系统及催化加氢工艺 - Google Patents
一种上流式组合加氢反应器、反应器系统及催化加氢工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及石油化工技术领域，具体涉及一种上流式组合加氢反应器、反应器系统及催化加氢工艺，原料油和催化剂先在上流式第一反应区完成反应，反应产物中的气相直接进入上流式第二反应区，反应液相进入反应液相汽提区，在汽提介质的汽提下，反应液相中的轻组分被汽提至气相中进入上流式第二反应区，反应液相中的重组分从反应器底部排出，通过反应液相循环装置部分循环至反应器原料入口，另一部分通过第一反应区液相分离装置进行分离，第二反应区产物通过第二反应区分离装置进行分离。本发明的加氢反应器系统及催化加氢工艺可以大幅降低液体循环量，降低反应系统的复杂性，提高反应器的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工技术领域，具体涉及一种上流式组合加氢反应器、反应器系统及催化加氢工艺。
背景技术
油脂类等生物原料油由于氧含量比较高，放热剧烈，传热传质效果好的上流式反应器是生物原料油加氢的首选方案。但生物原料油由于含有10％左右的氧，油脂类或脂肪酸类的含氧化合物沸点一般在400～500℃以上，而经过加氢脱氧后，生成的不含氧的烃类产物，沸点一般小于320℃，脱氧前后沸点差异较大。
上流式反应器内，液相为连续相，气相为分散相，所含气相中生成油的油气分压高，导致生成的低沸点烃类产物在气相中的比例较低，进而导致反应液体产物的流量较大，反应液体产物需要经过降压、加热、闪蒸等一系列步骤，才能把反应液体产物中的低沸点烃类分离出来，针对这些低沸点烃类的回炼，还需要设置升压、升温等手段，将这些未反应完全的低沸点烃类送回反应器的第二反应区进行进一步的精制，造成流程复杂、能耗较高。
加氢反应器由于体积大、重量大，在加氢装置中投资占比非常大。重油的热裂化的反应条件一般大于450℃，并且对于反应速率剧烈的加氢精制反应和加氢裂化过程，为了承受反应“飞温”的风险，加氢反应器的设计温度一般高于450℃。加氢反应器的主体材质一般选用铬钼钢，而在大于450℃以后，铬钼钢许用应力值急剧降低，为了降低铬钼钢的操作温度提高其承压能力，需要在反应器内部设置隔热衬里，以确保反应器承压壳体的绝对安全。隔热衬里的设置一方面占用了物料反应所需的空间，另一方面，增加了设备制造的复杂性。加氢精制的反应温度一般低于450℃，不需要设置隔热衬里。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种上流式组合加氢反应器、反应器系统及催化加氢工艺。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种上流式组合加氢反应器，所述加氢反应器包括反应器壳体、上流式第一反应区、反应液相汽提区和上流式第二反应区和反应液相循环装置，上流式第二反应区设置于反应器壳体内的上部，反应器壳体内的中下部设置有内置套筒，内置套筒内为上流式第一反应区，内置套筒的外侧壁与反应器壳体的内侧壁之间为反应液相汽提区，反应器壳体的底部设置有原料入口，反应器壳体的顶部设置有产品出口，反应器壳体的侧壁设置有多个汽提介质入口，反应器壳体的底部还设置有液相出口，反应液相循环装置的入口与液相出口连接，反应液相循环装置的出口与原料入口连接。
优选的，所述上流式第一反应区采用膨胀床、沸腾床和悬浮床中的至少一种；所述上流式第二反应区采用固定床或膨胀床；所述反应液相汽提区设置有汽提部件，汽提部件为人字形挡板、填料、螺旋筛板或泡罩塔盘。
本发明的另一个目的通过下述技术方案实现：一种上流式组合加氢反应器系统，所述反应器系统包括原料输送单元、产品分离单元以及上述所述的加氢反应器；
原料输送单元包括原料油输送管道和连接于原料油输送管道的催化剂输送管道；产品分离单元包括第一反应区液相分离装置和第二反应区分离装置；原料油输送管道的出口与原料入口连接，反应液相循环装置的出口分别与原料油输送管道、第一反应区液相分离装置的入口连接，第二反应区分离装置的入口与产品出口连接。
优选的，所述第一反应区液相分离装置的底部出口与所述催化剂输送管道连接。
优选的，所述第二反应区分离装置的顶部出口连接有循环氢压缩装置，循环氢压缩装置的出口分别与原料油输送管道、多个汽提介质入口连接。
本发明的还一个目的通过下述技术方案实现：一种基于上述所述加氢反应器系统的催化加氢工艺，原料油和催化剂先在上流式第一反应区完成反应，反应产物中的气相直接进入上流式第二反应区，反应液相进入反应液相汽提区，在汽提介质的汽提下，反应液相中的轻组分被汽提至气相中进入上流式第二反应区，反应液相中的重组分从反应器底部排出，通过反应液相循环装置部分循环至反应器原料入口，另一部分通过第一反应区液相分离装置进行分离，第二反应区产物通过第二反应区分离装置进行分离。
优选的，所述第一反应区液相分离装置分离得到重油和沥青组分，部分沥青作为配剂油与催化剂一同加入原料油中。
优选的，所述第二反应区分离装置分离得到氢气、干气、轻油和柴油组分，氢气经循环氢压缩装置分别输送至原料中和加氢反应器中。
优选的，所述催化加氢工艺适用于高沸点烃类转化为低沸点烃类的加氢反应过程。
优选的，所述催化加氢工艺适用于油脂类、甾体类、生物焦油类的加氢脱氧生成低分子烃类的过程。
本发明的有益效果在于：本发明的加氢反应器通过设置反应液相汽提区，大幅降低生成油中的油气分压，将生成油中的低沸点液体烃类汽提至第一反应区气相产物中去，并通过循环设施返回至反应器入口，大幅降低了低沸点烃类在第一反应区的比例，提高了反应效率，减少了反应空间。
本发明的加氢反应器由于设置了反应液相汽提区，汽提介质可作为汽提区温度的调温手段使用。而汽提区的温度决定了反应器承压壳体的温度。因此，本发明优先将第一反应区设置在反应液相汽提区内部，可有效降低第一反应区内由于反应过于剧烈对反应器承压器壁的影响，提高了反应器的安全性。
本发明的加氢反应器对于油脂类加氢为例，第一反应区内完成80～90％以上的脱氧率，第二反应区完成剩余10～20％以下的脱氧率。
本发明的反应器系统及催化加氢工艺可以大幅降低液体循环量，降低反应系统的复杂性，提高反应器的安全性。
附图说明
图1是本发明所述加氢反应器的结构示意图。
图2是本发明所述反应器系统的结构示意图。
附图标记为：反应器壳体1、内置套筒10、上流式第一反应区11、反应液相汽提区12、上流式第二反应区13、原料入口14、产品出口15、汽提介质入口16、液相出口17、反应液相循环装置2、原料油输送管道31、催化剂输送管道32、第一反应区液相分离装置41、第二反应区分离装置42、循环氢压缩装置5。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1-2对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
见图1，一种烃类加氢反应器，包括反应器壳体1、上流式第一反应区11、反应液相汽提区12和上流式第二反应区13和反应液相循环装置2，上流式第二反应区13设置于反应器壳体1内的上部，反应器壳体1内的中下部设置有内置套筒10，内置套筒10内为上流式第一反应区11，内置套筒10的外侧壁与反应器壳体1的内侧壁之间为反应液相汽提区12，反应器壳体1的底部设置有原料入口14，反应器壳体1的顶部设置有产品出口15，反应器壳体1的侧壁设置有多个汽提介质入口16，反应器壳体1的底部还设置有液相出口17，反应液相循环装置2的入口与液相出口17连接，反应液相循环装置2的出口与原料入口14连接。
本实施例中，所述上流式第一反应区11采用膨胀床、沸腾床和悬浮床中的至少一种。本发明将第一反应区设置为具有大量返混的沸腾床或悬浮床形式，可充分发挥其传质、传热效果好的优点，有利于将反应放出的热量迅速扩散。
本实施例中，所述上流式第二反应区13采用固定床或膨胀床。本发明的第二反应区优先采用固定床或膨胀床形式，第二反应区的主要目的是对第一反应区的气相产物进行进一步的精制。本发明将第二反应区设置为固定床形式，为气相平推流模型，基本不存在返混，可充分发挥平推流产品质量好的优势。
本实施例中，所述反应液相汽提区12设置有汽提部件，汽提部件为人字形挡板、填料、螺旋筛板或泡罩塔盘。汽提部件用于增强汽提介质和反应液相的传质效果。汽提区内液体藏量相比于第一反应区内很少，再加上汽提区设置的汽提部件，可以很快实现对汽提区的降温过程。
实施例2
见图2，一种上流式组合加氢反应器系统，所述反应器系统包括原料输送单元、产品分离单元以及上述所述的加氢反应器；
原料输送单元包括原料油输送管道31和连接于原料油输送管道31的催化剂输送管道32；产品分离单元包括第一反应区液相分离装置41和第二反应区分离装置42；原料油输送管道31的出口与加氢反应器的原料入口14连接，反应液相循环装置2的出口分别与原料油输送管道31、第一反应区液相分离装置41的入口连接，第二反应区分离装置42的入口与加氢反应器的产品出口15连接。
所述第一反应区液相分离装置41的底部出口与所述催化剂输送管道32连接。第一反应区液相分离装置41分离出的部分沥青作为配剂油与催化剂一同加入原料油中。
所述第二反应区分离装置42的顶部出口连接有循环氢压缩装置5，循环氢压缩装置5的出口分别与原料油输送管道31、多个汽提介质入口16连接。第二反应区分离装置42分离出的氢气经循环氢压缩装置5分别输送至原料油输送管道31、多个汽提介质入口16。
本实施例采用的第一反应区液相分离装置41包括减压塔，第二反应区分离装置42包括常压塔，分离效果好。
实施例3
一种基于上述所述加氢反应器系统的催化加氢工艺，原料油和催化剂先在上流式第一反应区11完成反应，反应产物中的气相直接进入上流式第二反应区13，反应液相进入反应液相汽提区12，在汽提介质的汽提下，反应液相中的轻组分被汽提至气相中进入上流式第二反应区13，反应液相中的重组分从反应器底部排出，通过反应液相循环装置2部分循环至反应器原料入口14，另一部分通过第一反应区液相分离装置41进行分离，第二反应区产物通过第二反应区分离装置42进行分离。
所述第一反应区液相分离装置41分离得到重油和沥青组分，部分沥青作为配剂油与催化剂一同加入原料油中。
所述第二反应区分离装置42分离得到氢气、干气、轻油和柴油组分，氢气经循环氢压缩装置5分别输送至原料中和加氢反应器中。
所述催化加氢工艺适用于高沸点烃类转化为低沸点烃类的加氢反应过程。
具体的，所述催化加氢工艺适用于油脂类、甾体类、生物焦油类的加氢脱氧生成低分子烃类的过程。
本发明的加氢反应器系统及催化加氢工艺可以大幅降低液体循环量，降低反应系统的复杂性，提高反应器的安全性。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种上流式组合加氢反应器，其特征在于：所述加氢反应器包括反应器壳体、上流式第一反应区、反应液相汽提区和上流式第二反应区和反应液相循环装置，上流式第二反应区设置于反应器壳体内的上部，反应器壳体内的中下部设置有内置套筒，内置套筒内为上流式第一反应区，内置套筒的外侧壁与反应器壳体的内侧壁之间为反应液相汽提区，反应器壳体的底部设置有原料入口，反应器壳体的顶部设置有产品出口，反应器壳体的侧壁设置有多个汽提介质入口，反应器壳体的底部还设置有液相出口，反应液相循环装置的入口与液相出口连接，反应液相循环装置的出口与原料入口连接；所述上流式第一反应区采用膨胀床、沸腾床和悬浮床中的至少一种；所述上流式第二反应区采用固定床或膨胀床；所述反应液相汽提区设置有汽提部件，汽提部件为人字形挡板、填料、螺旋筛板或泡罩塔盘。
2.一种上流式组合加氢反应器系统，其特征在于：所述反应器系统包括原料输送单元、产品分离单元以及权利要求1所述的加氢反应器；
加氢反应器包括反应器壳体、上流式第一反应区、反应液相汽提区和上流式第二反应区和反应液相循环装置，上流式第二反应区设置于反应器壳体内的上部，反应器壳体内的中下部设置有内置套筒，内置套筒内为上流式第一反应区，内置套筒的外侧壁与反应器壳体的内侧壁之间为反应液相汽提区，反应器壳体的底部设置有原料入口，反应器壳体的顶部设置有产品出口，反应器壳体的侧壁设置有多个汽提介质入口，反应器壳体的底部还设置有液相出口，反应液相循环装置的入口与液相出口连接；
原料输送单元包括原料油输送管道和连接于原料油输送管道的催化剂输送管道；产品分离单元包括第一反应区液相分离装置和第二反应区分离装置；原料油输送管道的出口与原料入口连接，反应液相循环装置的出口分别与原料油输送管道、第一反应区液相分离装置的入口连接，第二反应区分离装置的入口与产品出口连接。
3.根据权利要求2所述的一种上流式组合加氢反应器系统，其特征在于：所述第一反应区液相分离装置的底部出口与所述催化剂输送管道连接。
4.根据权利要求2所述的一种上流式组合加氢反应器系统，其特征在于：所述第二反应区分离装置的顶部出口连接有循环氢压缩装置，循环氢压缩装置的出口分别与原料油输送管道、多个汽提介质入口连接。
5.一种基于权利要求3-4任一项所述加氢反应器系统的催化加氢工艺，其特征在于：原料油和催化剂先在上流式第一反应区完成反应，反应产物中的气相直接进入上流式第二反应区，反应液相进入反应液相汽提区，在汽提介质的汽提下，反应液相中的轻组分被汽提至气相中进入上流式第二反应区，反应液相中的重组分从反应器底部排出，通过反应液相循环装置部分循环至反应器原料入口，另一部分通过第一反应区液相分离装置进行分离，第二反应区产物通过第二反应区分离装置进行分离。
6.根据权利要求5所述的一种催化加氢工艺，其特征在于：所述第一反应区液相分离装置分离得到重油和沥青组分，部分沥青作为配剂油与催化剂一同加入原料油中。
7.根据权利要求5所述的一种催化加氢工艺，其特征在于：所述第二反应区分离装置分离得到氢气、干气、轻油和柴油组分，氢气经循环氢压缩装置分别输送至原料中和加氢反应器中。
8.根据权利要求5所述的一种催化加氢工艺，其特征在于：所述催化加氢工艺适用于高沸点烃类转化为低沸点烃类的加氢反应过程。
9.根据权利要求5所述的一种催化加氢工艺，其特征在于：所述催化加氢工艺适用于油脂类、甾体类、生物焦油类的加氢脱氧生成低分子烃类的过程。
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